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Nat Commun:法国学者研发胚胎干细胞磁驱动3D聚合物

摘要 : 2017年9月12日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Communication》杂志在线发表了法国巴黎狄德罗大学Claire Wilhelm研究员的一篇研究论文,

2017年9月12日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Communication》杂志在线发表了法国巴黎狄德罗大学Claire Wilhelm研究员的一篇研究论文,研究报告了一种可以形成心脏细胞的胚胎干细胞(ESC)磁驱动三维(3D)聚合物。这一成果被视为显著区别于传统技术的、可构建细胞3D组织结构的全新方法。同时报告了胚胎干细胞结构的3D磁组装以及针对干细胞分化的远程力学刺激。

再生医学是指利用生物学及工程学方法,创造出具备正常结构和功能的组织和器官,替代人体失去的或功能受损的组织器官。而目前,通过单个细胞创造3D组织结构并刺激它们形成特定细胞类型,正是再生医学的最重要目标之一。

胚胎干细胞具有体外培养无限增殖、自我更新和多向分化的特性——这种从早期胚胎或原始性腺中分离出来的细胞,无论在体外还是体内环境,都能被诱导分化为机体几乎所有的细胞类型。根据此前已有的大量研究,科学家发现力学因素可以影响干细胞分化,但是到目前为止,许多研究只是集中在2D结构上。

研究发现,将氧化铁纳米颗粒融入胚胎干细胞中,即可以制成此类结构。这些细胞一旦磁化后,就能通过磁场对它们进行远程操控以形成3D聚合物,再通过力学刺激分化成心脏细胞。

研究团队的实验表明,在胚胎干细胞中加入磁性氧化铁粒子,并不会影响其分化成不同类型细胞的活力和能力。

该过程使研究人员能够在无任何生物化学触发物的情况下,研究胚胎干细胞的分化情况,被认为代表了一种有别于传统技术的、制造细胞3D组织结构的新方法。

原文链接:

A 3D magnetic tissue stretcher for remote mechanical control of embryonic stem cell differentiation

原文摘要:

The ability to create a 3D tissue structure from individual cells and then to stimulate it at will is a major goal for both the biophysics and regenerative medicine communities. Here we show an integrated set of magnetic techniques that meet this challenge using embryonic stem cells (ESCs). We assessed the impact of magnetic nanoparticles internalization on ESCs viability, proliferation, pluripotency and differentiation profiles. We developed magnetic attractors capable of aggregating the cells remotely into a 3D embryoid body. This magnetic approach to embryoid body formation has no discernible impact on ESC differentiation pathways, as compared to the hanging dro method. It is also the base of the final magnetic device, composed of opposing magnetic attractors in order to form embryoid bodies in situ, then stretch them, and mechanically stimulate them at will. These stretched and cyclic purely mechanical stimulations were sufficient to drive ESCs differentiation towards the mesodermal cardiac pathway.

来源: Nature Communications 浏览次数:0

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